1、概況
    寶山鋼鐵股份有限公司電廠一期工程1、2號(hào)350 MW機(jī)組分別于1982年4月30日和1983年3月15日投運(yùn)。其中鍋爐為日本三菱重工引進(jìn)美國(guó)燃燒工程公司(CE)技術(shù)研制生產(chǎn)，代表了當(dāng)時(shí)鍋爐技術(shù)的先進(jìn)水平。
    1、2號(hào)機(jī)組投運(yùn)至今已20年左右，連續(xù)運(yùn)行累計(jì)達(dá)16萬h之多。制造廠設(shè)計(jì)時(shí)以10萬h持久強(qiáng)度試驗(yàn)數(shù)據(jù)加上安全裕度折算保證20萬h的使用壽命，以每年7 000 h的實(shí)際運(yùn)行時(shí)間計(jì)算，鍋爐設(shè)計(jì)使用壽命為30年，但考慮到鍋爐啟、停及調(diào)峰等運(yùn)行因素的影響，鍋爐實(shí)際使用20年就應(yīng)進(jìn)行改造。
    l、2號(hào)機(jī)組經(jīng)過20多年的運(yùn)行，2臺(tái)鍋爐主要受熱面鋼管已有所老化，爆管事故發(fā)生率逐漸上升，已危及到機(jī)組的安全運(yùn)行。2000年上海發(fā)電設(shè)備成套設(shè)計(jì)研究所對(duì)鍋爐的過熱器和再熱器管材剩余壽命進(jìn)行了評(píng)估，結(jié)果表明，其剩余壽命為3～4萬h，與鍋爐制造廠設(shè)計(jì)計(jì)算壽命基本吻合。因此電廠決定在2002~ 2008年的7年間，結(jié)合機(jī)組檢修分期分批進(jìn)行鍋爐主要受熱面的整體更換改造。經(jīng)過幾年的努力，已經(jīng)完成了鍋爐部分過熱器和再熱器的整體更換，并取得了良好效果。富通新能源生產(chǎn)銷售生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒顆粒機(jī)、木屑顆粒機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料，同時(shí)我們還有大量的楊木木屑顆粒燃料和玉米秸稈顆粒燃料出售。
2、鍋爐主要受熱面布置特點(diǎn)
    該鍋爐為亞臨界壓力、一次中間再熱的輔助循環(huán)汽包爐。主蒸汽參數(shù)為17.2 MPa/541℃，再熱蒸汽參數(shù)為3.81 MPa/541℃，主蒸汽最大連續(xù)蒸發(fā)量為1160 t/h，額定蒸發(fā)量1 083.8t/h，再熱蒸汽流量（主蒸汽為最大連續(xù)蒸發(fā)量）為957.9 t，h。鍋爐為Ⅱ型布置，四角燃燒，平衡通風(fēng)。燃料為煤、焦?fàn)t煤氣及高爐煤氣混燒。
    爐膛四周布置∮45 mm光管與扁鋼焊接而成的膜式水冷壁，其中前墻251根、后墻251根、兩側(cè)墻各為198根。后墻水冷壁管中除41根用作懸吊管外，其余210根延伸成折焰角，并分別組成水平煙道前半部分側(cè)墻包復(fù)管、底部包復(fù)管及對(duì)流管束。爐膛頂部布置有頂棚過熱器，爐膛上部自前向后沿爐膛深度方向依次布置壁式再熱器（一級(jí)再熱器）、懸掛式前屏過熱器（二級(jí)過熱器）、后屏過熱器（三級(jí)過熱器）。水平煙道內(nèi)沿?zé)煔饬鞒滩贾糜卸��?jí)再熱器、三級(jí)再熱器和高溫過熱器（四級(jí)過熱器）。尾部煙道的四壁及水平煙道后半部分側(cè)包復(fù)管內(nèi)均為過熱蒸汽。尾部煙道豎井中布置有低溫過熱器、煙道蒸發(fā)器和省煤器。煙氣流經(jīng)回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器和電除塵器后，由引風(fēng)機(jī)自煙囪排出。
    過熱器和再熱器傳熱面積如下：蒸汽包復(fù)過熱器為1679 m2，低溫（一級(jí)）過熱器為5 713m2，前屏（二級(jí)）過熱器為897 m2，后屏（三級(jí)）過熱器為2 047 m2，高溫（四級(jí)）過熱器為1566 m2，一級(jí)再熱器為514m2，二級(jí)再熱器為2 047m2，三級(jí)再熱器為1 712m2。
3、過熱器和再熱器鋼管材料及規(guī)格選擇
  經(jīng)統(tǒng)計(jì)，鍋爐過熱器和再熱器在原設(shè)計(jì)中共涉及使用了6種材質(zhì)多達(dá)70多種規(guī)格（見表1）的鋼管。如此多的材料品種和規(guī)格給電廠鍋爐受熱面的壽命管理、備件管理和檢修管理帶來了許多困難。由于本次過熱器和再熱器的改造是在原有產(chǎn)品基礎(chǔ)上進(jìn)行的，既要保持原有鍋爐原有的參數(shù)不變，又要盡可能減少材料品種和規(guī)格，同時(shí)還要提高受熱面抵御超溫運(yùn)行的能力。因此，如何確定改造用的鋼管牌號(hào)和規(guī)格，以及如何確定在不同的部位使用何種材料，成為改造所面臨的具體技術(shù)問題。
    設(shè)計(jì)時(shí)，在保證總阻力不超過原設(shè)計(jì)的前提下，計(jì)算了每個(gè)受熱面各圈管的流動(dòng)阻力及各屏的總阻力。在對(duì)屏間熱偏差及屏內(nèi)不同管圈熱偏差計(jì)算的基礎(chǔ)上，求取了每個(gè)管圈各部位的管壁溫度，并初步確定所選用的材料牌號(hào)。通過校核計(jì)算和強(qiáng)度計(jì)算，最終確定使用3種材質(zhì)和不到20種規(guī)格的鋼管對(duì)過熱器和再熱器進(jìn)行改造。
    鋼管材料選擇用國(guó)產(chǎn)10Gr2Mol( T22)替代STBA21S、STBA22S和STBA23S；用國(guó)產(chǎn)SA-213 T91替代STBA24S和部分奧氏體不銹鋼SUS321HTB及SUS304HTB；在部分溫度較高的部位，選用了進(jìn)口SA-213 TP347H奧氏體不銹鋼。
    SA-213 T91鋼的特點(diǎn)是具有較高的抗腐蝕性和熱強(qiáng)性能、良好的持久塑性以及與奧氏體不銹鋼焊接接頭沒有早期失效敏感性。SA-213 T91鋼在540℃時(shí)持久強(qiáng)度約為STBA24S的2倍，在620℃以下比奧氏體不銹鋼SUS321HTB要高。本次改造采用SA-213191鋼替代STBA24S，可以明顯改善局部超溫帶來的負(fù)面影響，增強(qiáng)管屏抵御超溫運(yùn)行的能力；而在620℃以下替代奧氏體不銹鋼SUS321HTB，不僅可以提高管段的強(qiáng)度，而且還可以避免使用奧氏體不銹鋼而帶來的制作困難，部分受熱面管屏消除了異種鋼接頭。奧氏體不銹鋼一般用在溫度較高區(qū)域，以充分發(fā)揮其耐高溫的特性。但奧氏體不銹鋼對(duì)制造工藝有比較嚴(yán)格的要求，由此增加了管屏制作的難度。改造時(shí)，僅在621℃以上才采用SA-213 TP347H替代SUS321HTB和SUS304HTB。富通新能源生產(chǎn)銷售的生物質(zhì)鍋爐以及木屑顆粒機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料是客戶們不錯(cuò)的選擇。
4、過熱器和再熱器受熱面的制造與安裝
    各部分過熱器和再熱器在設(shè)計(jì)圖紙完成后委托制造廠進(jìn)行制作，并進(jìn)行了lOGr2Mol(122)、SA-213 T91、SA-213 TP34H 3種鋼管間同種和異種鋼焊接工藝及小R彎管工藝的確認(rèn)與評(píng)定。同時(shí)，在制作過程中采取了對(duì)管屏吹灰部位進(jìn)行耐磨涂層噴涂、整屏消除應(yīng)力熱處理及管內(nèi)酸洗、鈍化等措施。
    為確保安裝現(xiàn)場(chǎng)的施工進(jìn)度和焊接質(zhì)量，在管屏管口采用了與現(xiàn)場(chǎng)聯(lián)箱引出管同樣材質(zhì)的過渡接頭，以便現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行同種鋼的焊接，即沒有涉及SA-213 T91和SA-213 TP347H的焊接�，F(xiàn)場(chǎng)采用整屏起吊和準(zhǔn)確就位安裝技術(shù)。
5、結(jié)語
    1、2號(hào)機(jī)組兩臺(tái)鍋爐過熱器和再熱器改造后的運(yùn)行結(jié)果表明，在受熱面總吸熱能力不變、鍋爐運(yùn)行參數(shù)不受影響前提下，改造后管屏間熱偏差、同屏各管工質(zhì)流量偏差以及吸熱偏差有所改善。因此，整個(gè)受熱面改造的熱力計(jì)算正確，使用3種材質(zhì)(lOCr2M01(122)、SA-213 T91、SA:一213 TP347H)和不到20種規(guī)格對(duì)原過熱器和再熱器6個(gè)牌號(hào)70多種規(guī)格材料進(jìn)行改造取得了成功。